131031 foss4 g_tokyo_grass_handson_presentation

はじめにデータ初期設定基本応用 GUI から CUI 補足資料

GRASSでリモートセンシング入門

縫村崇行 1,2

(NUIMURA, Takayuki)

1 名古屋大学

2OSGeo 財団日本支部

2013/10/31

1 / 50


GRASSとは

強力な解析機能を持った、オープンソースのデスクトップ GIS

今年で 30歳!現在の最新版は 6.4.3-1強力な解析機能 (ラスタ、ベクタ、画像)オープンソース (GPL)

2 / 50


GRASSの特徴

長所

非常に多くの解析機能を持つ

GUIでも CUIでも利用可能

トポロジーに厳密

短所

作図機能=⇒QGISや GMTがおすすめ

独自データ形式=⇒インポート/エクスポートが必要、QGISからは読める

3 / 50


GRASSの基礎知識

基本はコマンドラインで行うプログラムだが、最近のバージョン (6.3以降)では GUIが洗練されてきた。

4 / 50


GRASSモジュールの概念

画像表示モジュール (d.)

データベースモジュール (db.)

一般モジュール (g.)

画像処理モジュール (i.)

その他のモジュール (m.)

ポストスクリプトモジュール (ps.)

ラスター処理モジュール (r.)

ボクセル処理モジュール (r3.)

ベクター処理モジュール (v.)

5 / 50


Landsat

Landsat ETM+の band3及び band4 (GeoTIFF形式)1

USGS EarthExplorer (http://earthexplorer.usgs.gov/)

EarthExplorer

1300 mグリッドにリサンプリングしてある6 / 50

http://earthexplorer.usgs.gov/


SRTM

CGIAR提供の SRTM3 DEM (GeoTIFF形式)1

CGIAR-CSI (http://srtm.csi.cgiar.org/)

CGIAR-CSI

1300 mグリッドにリサンプリングしてある7 / 50

http://srtm.csi.cgiar.org/


GRASSデータベースについて

(岩崎, 2012)

GRASSでは独自のデータ形式を使っているため、インポート/エクスポートが必要

8 / 50


ロケーションとマップセット

ロケーション (座標系、範囲、解像度 (ラスター)を定義)

例えば

地理座標系 =⇒ gcs

UTM座標系ゾーン 45 =⇒ utm45

マップセット (作業する単位、ユーザーなど)

handson

user1

ロケーションには座標系がわかりやすい名前がおすすめ、マップセット名は適当で OK。

9 / 50


ロケーションとマップセットの作成

初めて GRASSを起動するとき、GRASSデータの場所の指定を要求されます

10 / 50



Cドライブの直下など、わかりやすい場所に grassdataフォルダを予め作成しておいて選択します

11 / 50



地理座標系のデータを扱う場合

ロケーション名を入力(例. gcs)

リストから選択

12 / 50



リストから地理座標系を探して選択=⇒ll

投影パラメータ=⇒楕円体に関連付けられた

データム

13 / 50



測地系データムを選択=⇒ wgs84

データム変換方法=⇒1

14 / 50



=⇒完了をクリック

解析対象地域&解像度を設定できるのだけど · · ·

⇓あとで説明する g.regionコマンドでの設定がおすすめなのでいいえ

15 / 50



ちなみにはいを選ぶとこの画面で、解析範囲と解像度を手入力できます

マップセット名は=⇒handson

16 / 50



このような元の画面にもどりますので、マップセット名を選択してから GRASSの起動をクリック

17 / 50


GRASSの画面の説明

データのリスト表示解析機能へのアクセス

データの表示領域

18 / 50



UTM座標系 (ゾーン 45)のデータを扱う場合

ロケーション名を入力(例. utm45n)

リストから選択

19 / 50



リストから UTM座標系を探して選択=⇒ll

投影パラメータ=⇒楕円体に関連付けられたデー

タム

20 / 50



測地系データムを選択=⇒ wgs84

データム変換方法=⇒1

21 / 50



=⇒完了をクリック

先ほど同様いいえを選択その後、handsonマップセットを

作成

22 / 50



この画面にもどりますので、UTMのマップセット名を選択してから GRASSの起動をクリック

23 / 50


ベクターデータのインポート

ファイルメニューから⇓

ベクトルデータのインポートを選択

※データインポートアイコンからも選択可能

24 / 50


ベクターデータのインポート

配布した handsonフォルダの中のkhumbu_himal_basin.shpデータを選択

⇓インポート

25 / 50


ベクターデータの表示

読み込んだベクターデータが下図のように表示されます

26 / 50


ベクターデータのエクスポート

ファイル⇒ベクトルデータのエクスポート

出力先とファイル名を指定して実行

27 / 50


ラスターデータのインポート

ファイルメニューから⇓

ラスターデータのインポートを選択

※データインポートアイコンからも選択可能

28 / 50


ラスターデータのインポート

配布した handsonフォルダの中のsrtm_dem_300.tifデータを選択

⇓インポート

29 / 50


ラスターデータの表示

読み込んだラスターデータが下図のように表示されます

しかし実は解析範囲が正しく設定されていないので一部しか表示されていません

⇓範囲設定に g.regionモジュールを使用

30 / 50


解析範囲の設定 (g.region)

設定メニュー⇒領域⇒⇒領域設定を選択

参照するラスターに、srtm_dem_300を選択

31 / 50


解析範囲の設定 (g.region)

ラスターレイヤ名を右クリックして選択したマップにズームを選択すると全域が正しく表示されます。

32 / 50


ラスターデータのエクスポート

ファイル⇒ラスターデータのエクスポート

出力場所とファイル名を指定して実行

33 / 50


データ表示の変更方法 (ベクター)

右クリックから、プロパティ⇒⇒色タブを開く

エリアの塗りつぶし色をクリックして色を変更

34 / 50


データ表示の変更方法 (ベクター)

ポリゴンデータの表示カラーが図のように変更されます

35 / 50


データ表示の変更方法 (ラスター)

右クリックから、カラーテーブルのセットを選択

カラーテーブルのタイプで srtmを選択して実行

36 / 50


データ表示の変更方法 (ラスター)

DEMデータの表示カラーが図のように変更されます

37 / 50


地形解析 (傾斜、方位)

ラスターメニュー=⇒地形解析=⇒傾斜・方位を選択

r.slope.aspectウィンドウが開くので入力データに srtm_dem_300を選択

38 / 50


地形解析 (傾斜、方位)

出力タブに移って、傾斜ファイルに slope、

傾斜方位ファイルに aspectと入力

計算後、傾斜と傾斜方位が自動で読み込まれます

39 / 50


バンド間演算

handsonフォルダにある landsat_band3_300.tif、landsat_band4_300.tifをインポート

40 / 50


NDVIの計算

NDVI (正規化植生指数)

NDVI =(IR − R)

(IR + R)

IR: Infrared (赤外バンド)R：Red (赤色バンド)

Landsatの場合 (R⇒Band3、IR⇒Band4)

NDVI =(Band4 − Band3)(Band4 + Band3)

IR: Band4R：Band3

41 / 50


NDVIの計算

ラスターメニュー⇒ラスターマップカルキュレータを選択以下のコマンドを入力して実行

42 / 50


NDVIの計算

NDVIが図のように変更されます

43 / 50


モジュール検索

モジュール検索タブの検索窓にキーワードを入力して探せます

⇓ためしにキーワードを入力してみましょう

slope

watershed

その他思いつく単語

44 / 50


コマンドコンソール

GUIウィンドウにもコマンドを入力する画面はあります

⇓ためしに、今日使用したモジュール名を

入力してみましょう

v.in.ogr

g.region

r.out.gdal

45 / 50


GUIツールからコマンドを学ぶ

ほとんどの GUIツールにはコピーボタンがあり、現在入力している処理のコマンド文字列を取得できます

上の場合は以下の文字列がコピーできますv.in.ogr dsn=C:¥handson¥khumbu_himal_basin.shp output=basin

46 / 50


スクリプトの作成

そのようにコピーした一連の処理をスクリプトとして残しておけば解析を再現することができます以下のスクリプトは DEMを読み込み傾斜を求めてGeoTIFFとして出力する例です

r.in.gdal input=C:¥handson¥srtm_dem_300.tif　 output=srtm_dem_300

g.region rast=srtm_dem_300

r.slope.aspect elevation=srtm_dem_300 slope=slope

r.out.gdal input=slope output=C:¥handson¥slope.tif

47 / 50


他のソフトとの連携 (R言語)

GRASSの処理と、より高度な空間統計解析や統計処理、図の作成を組み合わせたい場合は、統計解析言語 Rの GRASS連携ライブラリ spgrass6などもあります。明日 R言語を使ったリモートセンシング解析の話をします。

48 / 50


GRASSの次期バージョン (GRASS 7)

GRASSの次期バージョンでは、新たに時系列モジュール (t.)が追加されるなど、様々な変更点があります。これらの新機能について、FOSS4GOsakaで紹介します。

49 / 50

参考文献 I

岩崎,亘典 (2012). GRASSを用いた衛星・GISデータ処理の基礎. FOSS4G2012Tokyo,東京.

131031 foss4 g_tokyo_grass_handson_presentation

Technology